Походження життя на землі

Ліцей № 35.

РЕФЕРАТ на тему: «Походження життя на земле».

Ученика 10 «Ю» класу Юкельсона Дмитрия Калининград, 2000 г.

Є дві головні гіпотези, по-різному в яких розтлумачувалося поява життя Землі. Відповідно до гіпотезі панспермии, життя занесена з космосу або у вигляді суперечка мікроорганізмів, або шляхом що збирається «заселення» планети розумними прибульцями з деяких інших світів. Прямих посвідчень у користь космічного походження життя немає. Космос, проте, поруч із вулканами міг стати джерелом низькомолекулярних органічних поєднанні, розчин яких послужив середовищем у розвиток жизни.

Сучасною наукою вік Землі становить 4,5 — 4,6 млрд. років. Поява планети перших водойм, із якими пов’язують зародження життя, віддалений від нашого часу на 3,8 — 4 млрд. років. Близько 3,8 млрд. років тому стала визначального чинника планетарного круговороту вуглецю. У породах поблизу містечка Фиг-Три (країни Південної Африки), мають вік більш 3,5 млрд. років, виявлено безперечні сліди життєдіяльності микроорганизмов.

Отже, процес освіти примітивних живих істот йшов щодо швидко. Прискоренню процесу могло сприяти те, що найпростіші органічні речовини були з кількох джерел: абиогенно які утворюються в первинної атмосфери і до того ж час вступники з осідаючої на поверхню планети космічній і вулканічної пилом. Підраховано. що Земля, проходячи через пилове хмару протягом 1 млрд. років, змогла одержати з космічної пилом 10 млрд. т органічного матеріалу. Це в 300 раз менше сумарною біомаси сучасних наземних організмів (3 * 1012т). Вулкан заодно виверження викидає до 1000 тоннам органічних веществ.

Відповідно до другий гіпотезі, життя виникла Землі, коли склалася сприятлива сукупність фізичних і хімічних умов, зробили можливим абиогенное освіту органічних речовин з неорганических.

У минулого століття Л. Пастер остаточно довів неможливість самозародження життя жінок у нинішніх умовах. У 1920;х роках нинішнього століття біохіміки А.І. Опарін і Дж. Хол-дейн припустили, що за умови, мали місце планети кілька мільярдів років як розв’язано, освіту живого речовини було можливе. До таких умовам вони відносили наявність атмосфери відновного типу, води, джерел енергії (як ультрафіолетового (СФ) і космічного випромінювання, теплоти остывающей земної кори, вулканічної діяльності, атмосферних електричних явищ, радіоактивного розпаду), прийнятною температури, і навіть відсутність інших живих существ.

Головні етапи по дорозі виникнення та розвитку життя, очевидно, перебувають у: 1) освіті атмосфери з газів, які б служити «сировиною» для синтезу органічних вешеств (метану, оксиду і діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню, ціанистих сполук), і водяної пари; 2) абиогенном (т. е. що відбувається без участияорганнзмов) освіті простих органічних речовин, зокрема мономерів біологічних полімерів — амінокислот, Сахаров, азотистих підстав, АТФ та інших мононук-леотидов; 3) полімеризації мономерів в біологічні полімери. передусім білки (поліпептиди) і нуклеїнові кислоти (поли-нуклеотиды); 4) освіті предбиологических форм складного хімічного складу —протобионтов, мають деякі властивості живих істот; 5) виникненні найпростіших живих форм, мають всю сукупність головних властивостей жизни,—примитивных клітин; 6) біологічної еволюції що виникли живих существ.

Можливість абіогенного освіти органічних речовин, включаючи мономери біологічних полімерів, за умов, колишніх Землі близько чотирьох млрд. років тому вони, доведено дослідами хіміків. У лабораторних умовах при пропущенні електричних розрядів через різні газові суміші, схожі на примітивну атмосферу планети, і навіть під час використання інших джерел енергії вчені отримували серед продуктів реакцій амінокислоти (аланин, гліцин, аспарагиновую кислоту), бурштинову, оцтову, молочну кислоти, сечовину, азотисті підстави (аденін, гуанін), АДФ і АТФ. Низькомолекулярні органічні сполуки накопичувалися водами первинного океану як первинного бульйону або ж адсорбировались на поверхні глинистих відкладень. Останнє підвищувало концентрацію цих вешеств, створюючи цим кращі економічні умови для полимеризации.

Можливість полімеризації низькомолекулярних сполук із заснуванням полипептидов і полинуклеотидов (визначальна наступний етап по дорозі виникнення життя) у первинному бульйоні викликає сумніви по термодинамічним міркувань. Водна середовище сприяє реакції деполимеризации. Вчені припускають, що освіта полипептидов і полинуклеотидов могло відбуватися в плівці з низькомолекулярних органічних сполук, у безводній середовищі, наприклад на схилах вулканічних конусів, покритих остывающей лавою. Це знаходить підтвердження у дослідах. Витримування протягом визначеного часу при 130 °C сухий суміші амінокислот у судинах із шматків лави зумовлювало освіті полипептидов.

Які Утворюються описаним чином біополімери змивалися зливовими потоками в первинний бульйон, що захищала їхні від руйнівної дії УФ-излучения, яке на той час через відсутність у атмосфері планети озонового шару було дуже жестким.

Принаймні підвищення концентрації полипептидов, полинуклеотидов та інших органічних сполук, у первинному бульйоні склалися умови для наступного этапа—самопроизвольного виникнення предбиологических форм складного хімічного складу, чи протобионтов. Імовірно їм було запропоновано представлені коацерватами (А. І. Опарін) чи микросферами (З. Фоке). Це колоїдні краплі з ущільненим поверховим шаром, имитирующим мембрану, вміст яких становили чи декілька тисяч видів біополімерів. Можливість освіти у колоїдних розчинах структур типу коацерватов чи мікросфер доведено досвідченим путем.

При певних умов коацерваты виявляють деякі загальні властивості живих форм. Вони можуть до певної міри вибірково поглинати речовини з навколишнього розчину. Частина продуктів хімічних реакцій, які відбуваються що коацерватах з участю поглощаемых речовин, виділяється ними знову на середу. Відбувається процес, нагадує обмін речовин. Накопичуючи речовини, коацерваты збільшують свій обсяг (зростання). Після досягнення певних розмірів вони розпадаються на частини, зберігаючи у своїй деякі риси вихідної хімічної організації (розмноження). Оскільки стійкість коацерватов різного хімічного складу різна, у тому числі відбувається отбор.

Перераховані вище властивості вчені вбачають у протоби-онтов. Протобионты видаються як відособлені від довкілля, відкриті макромолекулярные системи, виникаючі у первинному бульйоні та найздібніші до примітивним формам зростання, розмноження, обміну речовин і предбиологическому хімічному відбору. Предбиологическая еволюція протобионтов здійснювалася у трьох головних напрямах. Важливе значення мало вдосконалення каталітичної (ферментної) функції білків. Одне з шляхів, готових дати необхідний результат, полягає, очевидно, освіти комплексів металів з органічними молекулами. Так, включення заліза в порфириновое кільце гемоглобіну збільшує її каталітичну активність тоді як активністю самого заліза в розчині в 1000 раз. Розвивалася таке властивість біологічного каталізу, як специфічність. По-друге, виняткова роль еволюції протобионтов належить придбання полинуклеотидами здатність до самовідтворення, що зробив можливим передачу інформації від покоління до покоління, т. е. збереження його в часу. У основі цієї здібності лежить матричний синтез. Механізм матричного синтезу використали також для перенесення інформації з полинуклеотидов на полипепти-ды. Третє головне напрям еволюції протобионтов полягала у виникненні мембран. Отграничение від довкілля мембраною з Центральною виборчою проницаемостью перетворює протобионт в стійкий набір макромолекул, стабілізує важливі параметри обміну речовин з урахуванням специфічного каталізу. Поділ функцій збереження і просторово-часової передачі інформації, з одного боку (нуклеїнові кислоти), і її для організації специфічних структури та обміну речовин — з іншого (білки); поява молекулярного механізму матричного синтезу біополімерів; освоєння ефективних систем енергозабезпечення життєдіяльності (АТФ); освіту типовою біологічної мембрани — усе це призвело до виникнення живих істот, котрі спочатку було винесено примітивними клітинами. З часу появи клітин предбиологический хімічний відбір поступився біологічному відбору. Подальший розвиток житті йшло відповідно до законів біологічної еволюції. Переломним цьому шляху була поява клітин эукариотического типу, багатоклітинних організмів, человека.